多路智力競(jìng)賽搶答器設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、微機(jī)原理課程設(shè)計(jì) 多路智力競(jìng)賽搶答器設(shè)計(jì)院 系： 電氣及自動(dòng)化工程系 班 級(jí)： 通信一班 學(xué) 號(hào)： 學(xué)生姓名： 八多路智力競(jìng)賽搶答器設(shè)計(jì)目錄一前言······································

2、;···················11設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求·····························&#

3、183;···········12實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及方法·····································

4、;····23工作過程簡(jiǎn)介············································2二、

5、正文·················································

6、3;···41系統(tǒng)概述·············································

7、3;····42單元電路設(shè)計(jì)方案和原理說明·······················4搶答器電路設(shè)計(jì)···················

8、;························4定時(shí)電路設(shè)計(jì)························

9、3;·····················63電路的安裝與調(diào)試···························

10、···········84心得與體會(huì)······································

11、;·········9三、元器件明細(xì)表·······································&#

12、183;··10四、參考文獻(xiàn)··············································

13、··10前言一、設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求：設(shè)計(jì)內(nèi)容：本課題要求設(shè)計(jì)一臺(tái)可供8名選手參加比賽的智力競(jìng)賽搶答器。設(shè)計(jì)要求：1基本功能(1)搶答器同時(shí)供8名選手或8個(gè)代表隊(duì)比賽，分別用8個(gè)按鈕S0 S7表示。(2)設(shè)置一個(gè)系統(tǒng)清除和搶答控制開關(guān)S，該開關(guān)由主持人控制。用來控制系統(tǒng)清零（編號(hào)顯示數(shù)碼管滅燈）和搶答的開始。(3)搶答器具有鎖存與顯示功能。即搶答開始后，選手按動(dòng)按鈕，鎖存相應(yīng)的編號(hào)，并在編號(hào)顯示器上顯示該編號(hào)。同時(shí)封鎖輸入編碼電路，禁止其他選手搶答。優(yōu)先搶答選手的編號(hào)一直保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。2擴(kuò)展功能(1)搶答器具有定時(shí)搶答功能。要求定時(shí)器開始倒計(jì)時(shí)，并用定時(shí)顯示器顯示倒

14、計(jì)時(shí)時(shí)間。(2)參賽選手在設(shè)定時(shí)間（30秒）內(nèi)搶答，搶答有效，同時(shí)定時(shí)器停止倒計(jì)時(shí)，編號(hào)顯示器上顯示選手的編號(hào)，定時(shí)顯示器上顯示剩余搶答時(shí)間，并保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。(3)如果定時(shí)搶答時(shí)間已到，卻沒有選手搶答時(shí)，本次搶答無效，系統(tǒng)封鎖輸入編碼電路，禁止選手超時(shí)后搶答，時(shí)間顯示器顯示0。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及方法1組裝調(diào)試搶答器電路。2設(shè)計(jì)可預(yù)置時(shí)間的定時(shí)電路，并進(jìn)行組裝和調(diào)試。當(dāng)輸人1Hz的時(shí)鐘脈沖信號(hào)時(shí)，要求電路能進(jìn)行減計(jì)時(shí)，當(dāng)減計(jì)時(shí)到零時(shí)，能輸出低電平有效的定時(shí)時(shí)間到信號(hào)。 3完成定時(shí)搶答器的聯(lián)調(diào)，注意各部分電路之間的時(shí)序配合關(guān)系。然后檢查電路各部分的功能，使其滿足設(shè)計(jì)要求。三，工作過程簡(jiǎn)介

15、定時(shí)搶答器的總體框圖（如圖1.1）所示，它由主體電路和擴(kuò)展電路兩部分組成。主體電路完成基本的搶答功能，即開始搶答后，當(dāng)選手按動(dòng)搶答按鈕時(shí)，能顯示選手的編號(hào)，同時(shí)能封鎖輸入電路，禁止其他選手搶答。擴(kuò)展電路完成定時(shí)搶答的功能。主體電路擴(kuò)展電路圖1如圖所示為總體方框圖。工作原理為：接通電源后，主持人將開關(guān)撥到“清零”狀態(tài)，搶答器處于禁止?fàn)顟B(tài)，編號(hào)顯示器滅燈，定時(shí)器顯示設(shè)定時(shí)間；主持人將開關(guān)置;開始"狀態(tài)，宣布“開始”搶答器工作。定時(shí)器倒計(jì)時(shí)，選手在定時(shí)時(shí)間內(nèi)搶答時(shí)，搶答器完成：優(yōu)先判斷、編號(hào)鎖存、編號(hào)顯示。當(dāng)一輪搶答之后，定時(shí)器停止、禁止二次搶答、定時(shí)器顯示剩余時(shí)間。如果再次搶答必須由主持

16、人再次操作“清除”和“開始”狀態(tài)開關(guān)。正文一、 系統(tǒng)概述如圖（一）所示為八路智力競(jìng)賽搶答器的總體方框圖。其工作原理如下： 搶答器系統(tǒng)原理框圖如上所示。它由主體電路和擴(kuò)展電路兩部分組成，主體電路完成基本搶答后，選手按動(dòng)搶答鍵時(shí)，能顯示選手的編號(hào)，同時(shí)能封鎖輸入電路，禁止其他選手搶答，擴(kuò)展電路完成定時(shí)搶答的功能二、單元電路設(shè)計(jì)方案和原理說明搶答器電路設(shè)計(jì)其原理說明：(1)、搶答電路的功能有兩個(gè)：一是能分辨出選手按鍵的先后，并鎖存優(yōu)先搶答者的編號(hào)，供譯碼顯示譯碼電路用；二是要使其它選手按鍵操作無效。(2)、選用優(yōu)先編碼器74LS148、RS鎖存器、譯碼器4511組成搶答電路(3)、搶答電路工作原理：

17、當(dāng)控制開關(guān)置于“清除”位置時(shí)，RS觸發(fā)器的端為低電平，輸出Q4Q1全為低電平。此時(shí)4511的=0， 顯示器滅燈；74LS148選通輸入=0,74LS148處于工作狀態(tài)，而鎖存電路不工作。當(dāng)控制開關(guān)置于“開始”位置時(shí)，優(yōu)先編碼電路和鎖存電路同時(shí)處于工作狀態(tài)，當(dāng)有選手按鍵搶答時(shí)，如5號(hào)選手優(yōu)先按5號(hào)鍵，則74LS148輸出Y2Y1Y0=010，YEX=0，經(jīng)RS鎖存后，Q1=1，=1，7448工作，Q4Q3Q2=101，經(jīng)4511驅(qū)動(dòng)譯碼后，顯示器顯示數(shù)字5。Q1=1使74LS148為高電平。即74LS148禁止工作，封鎖其它按鍵輸入，當(dāng)按下的按鍵松開后，74LS148的EX為高電平，但由于Q1輸

18、出仍為高電平不變，所以74LS148仍處于不工作狀態(tài)，其它按鍵的輸入信號(hào)不被接受，這就保證搶答者的優(yōu)先性及搶答電路的準(zhǔn)確性。如圖（二）所示為八路智力競(jìng)賽搶答器的搶答電路單元圖，定時(shí)電路設(shè)計(jì)節(jié)目主持人根據(jù)搶答器的難易程度，設(shè)計(jì)一次搶答的時(shí)間，通過預(yù)置時(shí)間電路對(duì)計(jì)數(shù)器進(jìn)行預(yù)置，選用十進(jìn)制同步加減計(jì)數(shù)器74LS192進(jìn)行設(shè)計(jì)，計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘脈沖由秒脈沖電路提供。具體電路如圖3。原理及設(shè)計(jì)：該部分主要由555定時(shí)器秒脈沖產(chǎn)生電路、十進(jìn)制同步加減計(jì)數(shù)器74LS192減法計(jì)數(shù)電路、4511譯碼電路和2個(gè)7段數(shù)碼管即相關(guān)電路組成。具體電路如圖3所示。兩塊74LS192實(shí)現(xiàn)減法計(jì)數(shù)，通過譯碼電路4511顯示到數(shù)

19、碼管上，其時(shí)鐘信號(hào)由時(shí)鐘產(chǎn)生電路提供。原理及設(shè)計(jì)：該部分主要由555定時(shí)器秒脈沖產(chǎn)生電路、十進(jìn)制同步加減計(jì)數(shù)器74LS192減法計(jì)數(shù)電路、4511譯碼電路和2個(gè)7段數(shù)碼管即相關(guān)電路組成。具體電路如圖3所示。兩塊74LS192實(shí)現(xiàn)減法計(jì)數(shù)，通過譯碼電路4511顯示到數(shù)碼管上，其時(shí)鐘信號(hào)由時(shí)鐘產(chǎn)生電路提供。按鍵彈起后，計(jì)數(shù)器開始減法計(jì)數(shù)工作，并將時(shí)間顯示在共陰極七段數(shù)碼顯示管4511 上，當(dāng)有人搶答時(shí)，停止計(jì)數(shù)并顯示此時(shí)的倒計(jì)時(shí)時(shí)間；如果沒有人搶答，且倒計(jì)時(shí)時(shí)間到時(shí)， 輸出低電平到時(shí)序控制電路，控制報(bào)警電路報(bào)警，同時(shí)以后選手搶答無效。結(jié)合我們的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)及考慮到元器件的成本，我們選擇的電阻值為R1=

20、15K，R2=68K，C=10uF，代入到上式中即得 ，即秒脈沖。具體電路如圖3所示。三、電路的安裝與調(diào)試 這也過程說起來并不難，但也可以說是比較難的，因?yàn)榘蠢碚f只要把電路圖原理弄懂了，按照原理圖進(jìn)行連接電路就行了，而實(shí)際上這么多的接口真正的做到每一個(gè)都不漏每一個(gè)都不會(huì)錯(cuò)還是比較難的，而且連起線來也是比較的慢比較的繁瑣，第一面包板太小兩個(gè)人一起連的話感覺相互擋著了，而且連好了彼此也不熟悉對(duì)方是怎么連的，到最后檢查電路時(shí)會(huì)很困難，所以我和同組的肖康生就決定我們一個(gè)人負(fù)責(zé)看電路圖知道布局和連線，另外一個(gè)人就只進(jìn)行連線，這樣以來的話，連起線來就比較的快不會(huì)相互擠著，而且還能夠避免很多錯(cuò)誤，最后實(shí)物電

21、路的路線基本上兩個(gè)人都會(huì)比較的熟悉自己是怎么接德魯，等下檢查線路時(shí)就會(huì)比較的容易。 總的來說，在安裝電路的過程中，除了電路的布局要求美觀以外，在電路的安裝過程中就沒有什么難的地方。接下來就是電路的調(diào)試了，在電路連接的過程中，我們采取的方法比較的好，連線的速度也比較的快，而且錯(cuò)誤也比較的少，所以，在接好先后多電路進(jìn)行調(diào)試時(shí)，第一遍我們就已經(jīng)基本成功了，只是在倒計(jì)時(shí)環(huán)節(jié)，倒計(jì)時(shí)的數(shù)據(jù)總是無法與設(shè)計(jì)時(shí)的相同，本來設(shè)計(jì)的是從30到0的倒計(jì)時(shí)，然而，出現(xiàn)的數(shù)字倒計(jì)時(shí)總是停在39與30兩數(shù)字之間，而且有的時(shí)候甚至還出現(xiàn)的加數(shù)計(jì)時(shí)的現(xiàn)象，數(shù)字變到了49，這一步讓我們比較的棘手，以為檢查連線實(shí)在是沒有錯(cuò)誤，而

22、且對(duì)電路進(jìn)行分塊的檢查與測(cè)試時(shí)也并沒出現(xiàn)錯(cuò)誤，就只是在74LS192這一塊芯片上數(shù)據(jù)輸出有問題，地位與高位的Q0有脈沖輸出，而Q1、Q2、Q3皆沒有脈沖信號(hào)出來。想了半天也沒結(jié)果，我們只能再次對(duì)線路進(jìn)行檢查，確認(rèn)無誤后我們決定了暫時(shí)放棄檢查電路，準(zhǔn)備想老師求助，老師幫我們仔細(xì)的檢查了個(gè)芯片的接線與電路工作時(shí)各個(gè)芯片的管腳的電平，最后也認(rèn)為我們的電路沒連錯(cuò)，但是肯定存在問題，最后經(jīng)過老師的仔細(xì)排查，最終找出了原因，使我們的192號(hào)芯片5號(hào)端未接高電平，使芯片在4號(hào)管腳有減速脈沖輸入時(shí)5號(hào)管腳的加速脈沖要停止工作對(duì)其置1。經(jīng)過改正后我們的電路安裝就圓滿完成了，而且總體的看來布局和連線方面也做得比較到位，這樣電路的安裝于調(diào)試就基本完成了。四、心得與體會(huì) 通過兩周的課程設(shè)計(jì)，使我對(duì)數(shù)字電路有了進(jìn)一步的了解，我的理論知識(shí)掌